무료 구조해석 프로그램인 PrePoMax 를 활용하여 간단한 용접물 구조를 해석하는 방법에 대해 공유드리고자 합니다. 실무에 도움되시길 바랍니다.
메일만 주셔도 FEM/ CFD 무료 오픈소스 설치 방법에 대한 PDF를 발송 드리고 있습니다.
(anslab007@gmail.com)
1. 무료 구조해석 프로그램 모델링 불러오기
아래와 같은 모델링을 불러옵니다. 모델링은 파라메트릭 모델링 오픈소스 프로그램인 프리캐드(FreeCAD)를 활용하였으며, A2Plus 애드온을 활용하여 어셈블리된 상태의 Step 파일을 가져와봤씁니다.
2. 메시작업
메시는 3개의 파트를 선택하고 기본값으로 메시작업을 진행했습니다.
part 복수 선택 후, 우클릭 후 Create Mesh 를 눌러 진행하면 됩니다.
3. 재질 설정 및 Solid Section 설정
재질을 불러옵니다.
아랫쪽 사각 파이프 쪽에는 STS420 재질을, 그리고 Plate가 될 부분은 알루미늄이 되도록 설정해보겠습니다.
두가지 재질을 동시에 불러옵니다.
다음은, Solid section 으로 두가지 재질을 할당해줍니다.
Solid Section -1 에서는 사각파이프에 STS420 재질을 할당해주었으며
Solid section -2에서는 알루미늄 재질을 플레이트에 할당해주었습니다.
4. Tie 구속
다음 해야할 것은 Tie 구속입니다. 용접물 구조나 접합부가 될 부분을 동일한 물체처럼 움직이게 만드는 데 사용합니다.
Constraints 에서 우클릭을 하신 후 Search Contact Pairs 기능을 활용하시면 손쉽게 두 가지 면이 닿아있는 Tie 구속을 만들 수 있습니다.
아래는 자동으로 생성된 Tie 구속 조건입니다. 이런식으로 2개가 자동으로 만들어집니다.
현재 불어와진 모델링의 지오메트리를 자동으로 분석해주고, 어떤 부분이 Tie 조건이 될 것인지 공차가 적은 부분을 판별해주는 것입니다.
5. Step 생성하기
이제 Step을 생성합니다. Step 에서 우클릭 -> Create 를 눌러줍니다.
앞전에서 배운 경계조건 넣는 방식과 모두 동일합니다.
Fix 경계 조건을 아래와 같이 잡았습니다.
다음은 Load 경계 조건을 Surface traction 으로 잡았습니다.
Z방향으로 500kgf 정도의 하중이 발생한다고 가정하였습니다. (부호에 유의하시기 바랍니다)
결과 해석
모든 과정이 끝났으므로 해석을 진행하고 결과값을 확인해봅니다.
Analysis -> 우클릭 -> Run 을 누르시면 모니터링 화면과 함께 연산이 진행됩니다.
아래와 같은 결과가 확인됩니다.
미세스 응력의 경우 접합 지점에서 최대값이 발생하게 됩니다.
얼핏 보면 많이 휘는 것처럼 보일 수 있으나, Type 에서 Automtic으로 배수가 설정됩니다.
True scale로 변경해주시면 실제로 얼만큼 변형되는지를 확인할 수 있습니다.
마무리
지금까지 무료 구조해석 프로그램인 PrePoMax를 활용해서 간단한 용접물 (플레이트와 사각파이프의 결합) 구조를 해석해보았습니다. 이 프로그램은 누구나가 평생 무료로 사용할 수 있는 오픈소스 프로그램으로, 비용 지불을 하지 않고도 어떤 환경에서든 다운로드 받아 사용할 수 있는 해석프로그램입니다. 부디 유용하게 잘 활용하시길 바랍니다.
prepomax 포럼을 통해 문의사항도 어느정도 해소할 수 있으니 참고해보셔도 좋겠습니다.